重难点18 近代物理-2024年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

重难点18近代物理 1.命题内容方面：近代物理初步的主要考点包括:①氢原子光谱、氢原子能级结构和能级公式;②原子核、核反应方程和核能;③光电效应、爱因斯坦光电效应方程。 2. 命题形式注重板块内的知识综合,知识跨度大。注重于物理学史的联系,特别在考查核反应方程时,一定要注意必须是经过证实了的核反应才能写出正确的核反应方程,也因此才有原子核的衰变、人工转变、裂变、聚变等不同的说法。 3. 特别要加深理解近代物理初步的有关知识的逻辑推理,如能级的知识主要是以氢原子为例进行阐述的，命题时可以通过其他原子来进行研究性考查，量子论和物质波的有关知识，高考命题时往往与动量守恒联系在一起,只有扎实掌握好近代物理初步的基础知识、具备一定的综合能力和较高的拓展迁移能力。 4.注重生活与近代物理相关的现象的解释。 一、氢原子光谱、氢原子的能级、能级公式 1．原子的核式结构 （1）电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。 （2）α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。 （3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 2．光谱 （1）光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。 （2）光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。 （3）氢原子光谱的实验规律 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝R，（n＝3，4，5，…），R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。 3．玻尔理论 （1）定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。 （2）跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝Em－En。（h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s） （3）轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。 4．氢原子的能级、能级公式 （1）氢原子的能级 能级图如图所示 （2）氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子的能级公式：En＝E1 （n＝1，2，3，…），其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV。 ②氢原子的半径公式：rn＝n2r1 （n＝1，2，3，…），其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m。 二、原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期、放射性同位素 1．原子核的组成：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数等于核内的质子数。 2．天然放射现象 （1）天然放射现象 元素自发地放出射线的现象，首先由贝克勒尔发现。天然放射现象的发现，说明原子核具有复杂的结构。 （2）放射性和放射性元素 物质发射某种看不见的射线的性质叫放射性。具有放射性的元素叫放射性元素。 （3）三种射线：放射性元素放射出的射线共有三种，分别是α射线、β射线、γ射线。 （4）放射性同位素的应用与防护 ①放射性同位素：有天然放射性同位素和人工放射性同位素两类，放射性同位素的化学性质相同。 ②应用：消除静电、工业探伤、作示踪原子等。 ③防护：防止放射性对人体组织的伤害。 3．原子核的衰变 （1）衰变：原子核放出α粒子或β粒子，变成另一种原子核的变化称为原子核的衰变。 （2）分类 α衰变：X→Y＋He β衰变：X→Y＋e （3）半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间。半衰期由原子核内部的因素决定，跟原子所处的物理、化学状态无关。 三、核力、结合能、质量亏损 1．核力 （1）定义： 原子核内部，核子间所特有的相互作用力。 （2）特点： ①核力是强相互作用的一种表现； ②核力是短程力，作用范围在1.5×10－15m之内； ③每个核子只跟它的相邻核子间才有核力作用。 2．结合能 核子结合为原子核时释放的能量或原子核分解为核子时吸收的能量，叫做原子核的结合能，亦称核能。 3．比结合能 （1）定义： 原子核的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。 （2）特点： 不同原子核的比结合能不同，原子核的比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固，原子核越稳定。 4．质能方程、质量亏损 爱因斯坦质能方程E＝mc2，原子核的质量必然比组成它的核子的质量和要小Δm，这就是质量亏损。由质量亏损可求出释放的核能ΔE＝Δmc2。 四、裂变反应